BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ

THỐNG ĐIỆN

GVHD: ĐÀO MINH TRUNG

Trang 2

Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện

 Chương I Khái niệm chung.

 Chương II Các phương pháp điều chỉnh điện áp.

 Chương III Các thiết bị điều chỉnh điện áp.

 Chương IV Các loại điều chỉnh điện áp.

 Chương V Xác định tổn thất cho phép trong mạng

điện phân phối.

 Chương VI So sánh các biện pháp điều chỉnh

điện áp.

Trang 3

Chương I Khái niệm chung

Khái niệm chung:

 Duy trì điện áp bình thường là một trong những biện pháp cơ bản

để đảm bảo chất lượng điện năng của hệ thống điện Điện áp giảm thấp quá mức có thể gây nên độ trượt quá lớn ở các động cơ không đồng bộ, dẫn đến qúa tải về công suất phản kháng ở các nguồn

điện Điện áp giảm thấp cũng làm giảm hiệu quả phát sáng của các đèn chiếu sáng, làm giảm khả năng truyền tải của đường dây và ảnh hưởng đến độ ổn định của các máy phát làm việc song song Điện áp tăng cao có thể làm già cỗi cách điện của thiết bị điện và thậm chí có thể đánh thủng cách điện làm hư hỏng thiết bị Điện

áp tăng cao sẽ làm giảm tuổi thọ của các đèn

Trang 4

Chương I Khái niệm chung

 Điện áp tại các điểm nút trong hệ thống điện được duy trì ở một giá trị

định trước nhờ có những phương thức vận hành hợp lí, chẳng hạn như tận dụng công suất phản kháng của các máy phát hoặc máy bù đồng bộ, ngăn ngừa quá tải tại các phần tử trong hệ thống điện, tăng và giảm tải hợp lí của những đường dây truyền tải, chọn tỷ số biến đổi thích hợp ở các máy biến áp,…

 Điện áp cũng có thể được duy trì nhờ các thiết bị tự động điều chỉnh kích

từ (TĐK) của các máy phát điện và máy bù đồng bộ, các thiết bị tự động thay đổi tỷ số biến đổi của máy biến áp, các thiết bị tự động thay đổi

dung lượng của các tụ bù tĩnh

Trang 5

Chương II Các phương pháp điều chỉnh điện áp

 Các phương pháp điều chỉnh điện áp

Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây:

1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng điều chỉnh dòng điện kích từ máy phát

2 Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải

3 Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh

và máy biến áp bổ trợ

4 Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh để thay đổi tổn thất điện áp trên đường dây, có thể dùng bộ tụ điện, máy bù đồng bộ hoặc động cơ điện đồng bộ có điều chỉnh kích từ

5 Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp

Trang 6

Để có thể điều chỉnh tốt điện áp, quá trình điều chỉnh được chia theo thời gian thành ba giai đoạn, mà hệ thống điều chỉnh điện áp của Điện lực Pháp thực hiện có hiệu quả là:

 Điều chỉnh sơ cấp

 Điều chỉnh thứ cấp

 Điều chỉnh cấp thứ 3

Trang 7

 Điều chỉnh sơ cấp

 Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi nhanh và ngẫu nhiên của các thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các máy bù tĩnh Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian vài

chục phần trăm giây Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở mức an toàn, tránh nguy cơ suy áp trong điều kiện vận hành bình thường và nhất là khi sự cố.

 Điều chỉnh thứ cấp

 Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm của điện áp Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các kháng điện và các máy biến áp điều áp dưới tải trong từng miền Quá trình này kết thúc trong vòng 3 phút

Trang 8

 Điều chỉnh cấp 3

 Điều chỉnh cấp 3 để điều hòa mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ cấp, với mục đích tối ưu hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hay tự động Thực hiện nhiệm vụ này do hệ thống điều độ trung tâm thục hiện

Trang 9

Chương III Các thiết bị điều chỉnh điện áp

Các thiết bị sử dụng để điều chỉnh điện áp gồm có:

1 Đầu phân áp của máy biến áp

2 Máy biến áp điều áp dưới tải

3 Máy biến áp bổ trợ và máy biến áp điều chỉnh đường dây

4 Máy bù đồng bộ

5 Bộ tụ điện có điều chỉnh

6 Động cơ đồng bộ có điều chỉnh kích từ

Trang 10

1 Đầu phân áp của máy biến áp

U C

U H

4 3 5

2 1

Ở đầu dây cao áp của máy biến áp ngoài đầu ra chính còn có các đầu ra phụ gọi là đầu phân áp Các đầu phân áp cho phép thay đổi số vòng dây của cuộn cao máy biến áp và do đó thay đổi hệ số biến áp của máy biến áp.

Trang 11

U C

U H

1 0

2

-1 -2

2 Máy biến áp điều áp dưới tải

Máy biến áp điều áp dưới tải là loại máy biến áp có thể thay đổi đầu phân áp khi đang mang tải Máy biến áp điều áp dưới tải khác các loại máy biến áp thông thường ở chổ là có bộ chuyển đổi đầu phân áp dưới tải, có đầu phân áp nhiều hơn và phạm vi điều áp rộng hơn.

Trang 12

4 Máy bù đồng bộ

 Máy bù đồng bộ là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải – không có tải trên trục của nó Nếu bỏ qua tổn thất không tải, có thể coi như máy bù đồng bộ không tiêu tốn công suất tác dụng mà chỉ sản xuất công suất phản kháng So với động cơ đồng bộ thông thường thì máy bù đồng bộ có trục nhỏ hơn nên có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn

 Máy bù đồng bộ là nguồn công suất phản kháng rất linh động vì công suất phản kháng của nó có thể thay đổi liên tục về độ lớn và về chiều từ công suất phản kháng sang công suất dung hầu nhưng rất đơn giản bằng cách thay đổi từ trường kích thích

 Công suất phản kháng cung cấp bởi máy bù đồng bộ có khuynh hướng tăng khi điện áp thanh cái giảm, kết quả là máy bù đồng bộ vận hành tốt hơn tình trạng hệ thống có sự cố và giảm được nhấp nháy về ánh sáng

 Máy bù đồng bộ có thể quá tải ngắn hạn bằng cách điều chỉnh kích thích

và làm giảm được sự nhấp nháy về ánh sáng

Trang 13

3 Máy biến áp bổ trợ và máy biến áp điều chỉnh đường dây

 Máy biến áp bổ trợ cùng với máy biến áp động lực được sử dụng rộng rãi trong mạng điện để điều chỉnh điện áp dưới tải Máy biến áp bổ trợ

có một cuộn dây được nối tiếp với đường dây có thể thay đổi được điện

áp Cuộn dây này được cung cấp điện từ cuộn thứ cấp của máy biến áp phụ Cuộn sơ cấp của máy biến áp phụ nhận điện từ mạng điện

 Tùy theo cách đấu nối cuộn dây của máy biến áp bổ trợ và của máy biến

áp phụ, ta có thể tạo được sức điện động phụ E lệch pha hoặc cùng pha với điện áp

 Để điều chỉnh điện áp ngang thì điện áp đặt vào cuộn dây của máy biến

áp bổ trợ phải vuông góc với pha đang khảo sát

 Để điều chỉnh điện áp dọc thì cuộn sơ của máy biến áp phụ được nối vào cùng với pha đang khảo sát

Trang 14

Chương IV Các loại điều chỉnh điện áp

Các phương pháp:

• Điều chỉnh điện áp bằng tay và tự động

• Cân bằng công suất phản kháng và điều chỉnh điện

• áp trong hệ thống điện

• Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

• Điều chỉnh điện áp đối ứng

• Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù ngang

• Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiêt bị bù dọc

• Điều chỉnh điện áp ở nhà máy điện

• Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi đầu phân áp

• Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi tổng trở đầu dây

• Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi dòng công suất phản kháng

Trang 15

1 Điều chỉnh điện áp bằng tay và tự động

 các quá trình điều chỉnh đòi hỏi sự chỉnh định liên tục đáp ứng với sự thay đổi của điện áp, bao gồm điều chỉnh kích từ máy phát, máy bù đồng

bộ, vị trí của các bộ điều chỉnh cảm ứng, nhảy nấc, bộ bù tĩnh,…

 Tất cả các phương thức điều chỉnh có thể được thực hiện bằng tay hay tự động

 Các bộ điều chỉnh điện áp trên đường dây nhánh hay tụ bù ngang trong

hệ thống phân phối thực tế được điều khiển tự động vì số lượng lớn các thiết bị điều chỉnh và không có người trực, máy phát hay máy bù đồng

bộ có người trực có thể được điều chỉnh bằng tay Tuy vậy, khi sự liên kết hệ thống ngày càng phát triển rộng lớn thì điều khiển tự động kích từ máy phát trở nên thông dụng vì tác dụng rất có lợi về ổn định trong hệ thống

Trang 16

2 Cân bằng công suất phản kháng và điều chỉnh điện áp trong

hệ thống điện

 Bù công suất phản kháng để phục vụ điều chỉnh điện áp do vậy điện áp trong chế độ vận hành là tiêu chuẩn kỹ thuật chính để chọn công suất bù điều chỉnh điện áp trong tụ bù là thao tác các tụ bù cùng với điều chỉnh kích từ ở máy phát điện và điều chỉnh các dầu phân áp ở các biến áp có trang thiệt bị điều áp dưới tải

 Phương thức điều chỉnh điện áp lựa chọn ảnh hưởng nhiều đến bài toán

bù nó quyết định mục tiêu cũng như cách thức đặt bù ngượi lại cách thức đặt bù cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện áp do đó chúng liên hệ chặt chẽ với nhau dưới đây trình bày phương thức bù công suát phản

kháng trên hệ thống điện sua đó sẽ nói vè điều chỉnh điện áp trong hệ

thống điện

Trang 17

3 Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

 Cần xác định vi trí đặt bù điều chỉnh tụ bù tai mỗi vi trí sao cho điện áp tại mọi nút của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép trong moi chế độ vận hành bình thường và sự cố

 Chi phí cho bù nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo:

 Điện áp mỗi nút lớn nhất trong giới hạn cho phép

 Điều kiện ổn định tĩnh và ổn định điện áp hệ thống được đảm bảo cao nhất trong mọi chế độ vận hành và sự cố

 Có hai con đường cho sự cân bằng công suất cho hệ thống

 1 Cưỡng bức phụ tải mà chủ yếu là xí nghiệp công nghiệp phải đảm bảo công suất của họ ở mức cho phép cách này chủ yếu làm giảm công suất phản kháng

 2 Đặt bù công suất phản kháng trong hệ thống điện để giải quyết phần thiếu còn lại

Trang 18

4 Điều chỉnh điện áp đối ứng

 Chúng ta khảo sát cụ thể việc điều chỉnh điện áp đối ứng được sử dụng trên sơ đồ thay thế mô tả trên hình sau Trên sơ đồ này, máy biến áp được biểu thị bằng hai phần tử là tổng trở máy biến áp và máy biến áp lý tưởng

Trang 19

 Điện áp trên thanh cái cao áp U2 và UA sai khác nhau một giá trị là tổn

thất điện áp trong máy biến áp, và qua máy biến áp lý tưởng điện áp

được giảm xuống UA tương ứng với hệ số biến áp mà ta cần phải xét đến khi lựa chọn đầu phân áp

Trang 20

5 Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù ngang

 Thiết bị bù được sử dụng để điều chỉnh điện áp khi sử dụng các phương

tiện khác không đảm bảo tiêu chuẩn về chất lượng điện năng Thiết bị bù thường dùng là tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ hoặc các động cơ đồng bộ

có thể điều chỉnh kích từ

 Việc sử dụng thiết bị bù còn có lợi là nâng cao tính kinh tế của mạng

điện

 Ta xét sơ đồ như hình bên dưới, để đảm bảo điện áp yêu cầu ở thanh cái

hạ áp UB, ta cần đặt ở đây thiết bị bù với dung lượng Qb

Trang 21

R X

Trang 22

Bo

Bo A

U

QX

PR U

Trong đó:

UA là điện áp ở đầu nguồn

UBo là điện áp ở thanh cái B qui đổi về phía cao áp

P,Q là công suất tác dụng và công su`ất phản kháng của phụ tảiX,R là thông số của đường dây và máy biến áp

Trước khi đặt thiết bị bù điện áp ở thanh cái UA có giá trị:

Trang 23

 Sau khi đặt thiết bị bù ta có:

A

U

X Q

Q

PR U

Bo

Bo B

b B

U

QX

PR U

U

X Q

Q PR

U      

Trang 24

B Bo

Bo

B B

b

U

QX

PRU

QXPR

U

UU

Trang 25

 Tác dụng của bù ngang

 Giảm độ sụt áp và sự thay đổi điện áp giữa cực tiểu và cực đại.

 Giảm công suất tổn thất và giảm được yêu cầu công suất ở nguồn

phát.

 Giảm tổn thất điện năng, dẫn đến tiết kiệm chi phí vận hành.

 Tăng khả năng tải của đường dây, giảm tổn thất công suất và tổn

thất điện năng, cải thiện tình trạng điện áp.

Trang 26

6 Điều chỉnh điện áp bằng cách đặt thiết bị bù dọc

 Để điều chỉnh điện áp có thể đặt thiết bị bù dọc bằng cách mắc nối tiếp trên đường dây như hình bên dưới

Trang 27

 Trong đó:

 UB1 khi có đặt tụ bù dọc

 UB2 khi không có đặt tụ bù dọc

 Bộ tụ có tác dụng làm giảm điện kháng của đường dây, do đó cho tổn

thất điện áp giảm đi

 Trước khi đặt tụ bù dọc ta có tổn thất điện áp:

 Sau khi đặt thiết bị bù dọc ta có tổn thất điện áp:U

Trang 28

Đặt thiết bị bù dọc ở giữa tải và nguồn cấp dây Điều này cải thiện ổn

định tĩnh và ổn định động của hệ thống, giảm sụt áp ở phụ tải Tụ bù dọc

có công suất thay đổi tùy theo cải thiện đường dây Khảo sát cho thấy rằng việc theo tụ bù dọc trên đường dây tải điện siêu cao áp có thể nâng cao gấp đôi giới hạn ổn định của đường dây dài và chỉ tốn một phần chi phí so với chi phí xây dựng một đường dây mới.

Tác dụng của tụ bù dọc

Giảm sụt áp đầu nhận

Điện áp đầu nhận sau khi bù:

Trang 29

 Giảm dao động điện áp ,nhấp nháy ánh sáng Hiện tượng dao động điện áp

thường xảy ra khi động cơ có công suất lớn , hàn điện , hồ quang điện

 Tăng khả năng tải và giới hạn ổn định:

 Lượng công suất truyền tải của đường dây trước khi bù:

 Sau khi bù:

 Tụ bù dọc được đưa vào để bù trở kháng của hệ thống:

S R L

 Giảm dao động điện áp ,nhấp nháy ánh sáng Hiện tượng dao động điện áp

 Tăng khả năng tải và giới hạn ổn định:

 Sau khi bù:

 Giảm dao động điện áp ,nhấp nháy ánh sáng Hiện tượng dao động điện áp

 Tăng khả năng tải và giới hạn ổn định:

 Sau khi bù:

Trang 30

 Tóm lại:

 Tụ bù dọc làm giảm độ sụt áp bằng cách bù một phần kháng trở đường dây

Bù dọc không có tác dụng đến hệ số công suất đầu nhận và ảnh hưởng ít đến tổn thất đường dây, nó chỉ làm giảm công suất phản kháng yêu cầu ở đầu phát bằng cách bù một phần tổn thất công suất phản kháng của đường dây

Trang 31

 Rõ ràng tổn thất điện áp trên đường dây giảm xuống khi đặt tụ bù dọc.

 Qua hình trên ta thấy nơi đặt tụ có ảnh hưởng đến phân bố điện áp trên đường

dây Nếu mạng chỉ có một phụ tải thường đặt tụ ở ngay trạm biến áp phân phối Khi mạng có nhiều phụ tải phân bố dọc đường dây thì cần phải cân nhắc lựa chọn điểm đặt tụ cho phù hợp Nói chung điểm đặt càng gần về phía nguồn càng cần ít tụ điện và mức điện áp càng ổn định

Ta khảo sát đường dây như sau:

Khảo sát một đường dây 15 kV dây dẫn AC-120 dài 6 km ,điện trở r0 = 0.27 Ω/km cảm kháng 0.327 Ω/km Phụ tải ở cuối đường dây 6000 kVA ở hệ số

công suất 0.8 trễ

1 Tính phần % sụt áp đến cuối đường dây

2 Xác định dung lượng tụ bù ngang để phần % sụt áp là 5%

3 Với phụ tải ban đầu , xác định dung kháng tụ bù dọc để phần % sụt áp là 5

%

Trang 32

 Dung lượng tụ bù ngang

 Nếu sụt áp sau khi bù ngang là 5 % thì độ tăng điện áp do tụ bù là:

 RC = Δu = 0.0659 – 0.05 = 0.0159

 Dung kháng một pha của tụ bù ( giả thuyết mắc Y)

C C

C c

c

R

X R

R R

X R

X

2

)1

1(4

)1

1(



Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	599,71 KB